真锂研究墨柯：锂电新能源市场发展状况及投资机会(2)

目前人们常见的二次电池主要有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、液流电池（如钒电池、锌溴电池等）、钠硫电池等等。图3是各种二次电池的市场发展情况。从图3可以看到，二次电池市场目前基本上就是铅酸电池和锂离子电池两强争霸，但是，铅酸电池市场的发展速度不仅远低于锂离子电池，而且其很多固有市场都在被锂离子电池所取代，如电动自行车、移动基站电源等。可以认为，二次电池技术发展已进入到锂离子电池时代。

从图3还可以看到，液流电池、钠硫电池等其他二次电池技术的市场规模不值一提，这些二次电池技术中有些技术的发展时间其实都不算短了，有的比锂离子电池还长（索尼于1991年向市场推出了第一只商业化的锂离子电池产品）。市场已经告诉了我们这些电池技术充其量在小众市场中有生存可能，无法成长为锂离子电池的竞争对手。

根据墨柯所掌握的情况来看，未来有可能成为锂离子电池竞争对手的二次电池技术有电容器电池和钠离子电池等。电容器电池是在锂离子电容器技术开发的基础上发展而来的。锂离子电容器具有锂离子电池负极和双电层超级电容器正极相结合的构造，能量密度与超级电容器相比有大幅度提高，循环寿命是锂离子电池的数倍甚至更长。

表1：锂离子电容器与锂离子电池、双电层超级电容器的构成材料比较

来源：日本技术在线。真锂研究，2013年07月13日。注：锂离子电池和超级电容器的相关指标是指现有技术水平，理论上二者均有较大幅度提高的可能。

在锂离子电容器技术路线的基础上，2011年12月，日本Eamex公司开发出了一种将正极换成了导电性高分子膜的新型锂离子电容器产品 “电容器电池”，该产品具有能在数分钟内充放电7,000W/kg的输出密度和600Wh/L的能量密度，同时保持了超长寿命的特性。这条路线如果进展顺利，综合性能可相匹敌甚至超越锂离子电池的电容器电池产品或许会在未来某个时间上市。不过，这个时间会有多长谁也不清楚，Eamex公司也没能拿出一个量产的时间表来。墨柯估计10年之内即便量产，可能也难以实现规模化应用。

从资源的角度，锂离子电池技术的发展长期来看确实会面临锂资源瓶颈问题，因为地球上的锂资源并不丰富，而这一点也正是钠离子电池技术受到越来越多人关注的主要原因。理论上看，钠离子电池的性能和锂离子电池大致相当，但是，钠在地壳中有丰富的储量，约占2.74%，为第六丰富元素，且分布广泛，尤其海水中的钠资源储量非常丰富（世界上盐的一半是由钠元素组成）。以目前的认知能力判断，资源的优势决定了钠离子电池终究有一天会取代锂离子电池。

钠离子电池是正极材料为含钠氧化物（贫钠），负极在尝试钠金属、碳材料、钠系合金材料甚至其他金属。由于钠离子比锂离子半径约大30%，因此，找到适合的正负极材料以及匹配的电解质材料是钠离子电池技术开发的关键所在。目前在开发钠离子电池技术方面最为领先的是日本住友电工，公司目前已开发出能量密度167Wh/kg（290Wh/L）（注：苹果和特斯拉使用锂离子电池目前的能量密度均在250Wh/kg左右）的钠离子电池产品，且将钠离子电池技术量产的时间定在2016年，成本目标是2万日元/kWh（约合200美元/kWh）。丰田正在和住友电工合作开发用于电动汽车的钠离子电池技术。

图4：正在成体系的钠离子电池及其关键材料技术开发（来源：日经技术在线）

锂资源虽然比钠资源少得多得多，但未来数十年内我们丝毫不用担心锂资源的问题。对于钠离子电池，墨柯认为，即便住友电工能如期于2016年实现量产，钠离子电池要规模化取代锂离子电池也还有较长的路要走，因为它还要解决很多技术问题（如：90℃高温是钠离子电池适宜的工作温度环境，如何在常温和低温下工作就是个大问题）和产业配套问题等等，这些问题的解决都需要时间。